专利名称：计算机层析x射线摄影仪的门架的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种计算机层析X射线摄影仪的门架，包括支承体和用于支承可旋转的旋转车的支承圈，其中，支承圈和支承体具有用于向旋转车输入冷却介质的冷却通道。
背景技术：
在计算机层析X射线摄影仪中利用X射线方法产生患者体内的三维层析图像。为此借助于一般情况下具有环绕拍摄对象旋转的X射线辐射器和摄影系统的扫描单元产生二维X射线断面图像，从这些图像中重建三维层析图像。计算机层析X射线摄影仪通常包括不运动部分，它由环绕患者容纳室设置的支承圈和支承圈的支承体组成。支承圈上支承可旋转的旋转车，旋转车包括X射线辐射器和相对置的X射线探测器。旋转车连同所述不运动部分通常称为门架。
这种计算机层析X射线摄影仪中存在的问题特别在是X射线辐射器和X射线探测器中附带产生的热量的排放问题，因为用于产生X射线放射的99％能量转变成热量。例如借助于通风机的局部空气冷却在计算机层析X射线摄影仪中不能或者只能有限地使用。借助于刚性或者柔性的冷却介质管道输入与排放气态或者液态冷却介质不能或者只能以高支出的方式实现，特别是这种管道不能妨碍旋转车所要求的旋转性能。
迄今为止在这种计算机层析X射线摄影仪中使用的冷却系统大多由安装在支承圈内部的多个换热器组成。为将在旋转X射线辐射器上产生的热量尽可能有效地从旋转车的内部排出，传统上直接靠近X射线辐射器安装共同旋转的换热器。这种第一换热器将热量排放到周围空气里。加热的空气例如可以通过第二换热器冷却，该第二换热器将从空气中吸收的热量排放到支承图外面的冷却系统内。
DE 199 45 413 A1例如介绍了一种计算机层析X射线摄影仪，其中，第二换热器相对于X射线辐射器位置固定地设置。工作期间吸收的热量通过设置在第二换热器内的冷却介质管道排放到支承圈外面的冷却系统内。事实证明此方面的缺点是，需要大量精密的机械和电气元件，它们由于其功能易于磨损并必须进行相应维护。另一缺点在于，门架由于所需换热器的体积尺寸必须相应将体积尺寸设计得很大。
按照本申请的前言所述的计算机层析X射线摄影仪的另一种门架结构在WO2005/048843中已公开，其中取消了一定数量的换热器。依据该文献的计算机层析X射线摄影仪具有设计为空心型材和在其上面固定支承圈的支架。在支架内部形成的空心通道用于输入和排出冷却介质。
所存在的问题特别是该计算机层析X射线摄影仪的稳定性，因为支承圈仅支承在包括两个垂直梁和一个具有一排空腔的底板的支架上。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种计算机层析X射线摄影仪的门架，该门架具有高效冷却系统并同时具有高度的稳定性。本发明所要解决的另一技术问题在于，提供一种具有这种门架的计算机层析X射线摄影仪。
所述第一个技术问题依据本发明通过权利要求1特征部分的特征得以解决。据此用于输入冷却介质的冷却通道具有沿周向变化的横截面。
这种结构可以结构简单和低成本地实现对门架的冷却。冷却介质在计算机层析X射线摄影仪工作时为冷却目的连续输入到支承圈的冷却通道内。从那里冷却介质进入到所要冷却的装置和构件所处的与冷却通道相邻的空间内。冷却通道特别是在支承圈的整个圆周面上延伸，从而计算机层析X射线摄影仪的旋转部件在其圆形轨迹的每个点上均可以得到非常有针对性的和有效的冷却。
冷却通道的变化的横截面导致形成与冷却通道相邻的自由空间，它可以按照适当的方式用于提高支承圈的刚性并因此整个门架的稳定性。另一个主要优点在于，变化的横截面可与冷却通道内减少的冷却介质量相适应，从而保证均匀的流动和避免形成涡流。这种结构的第三个优点是，在支承圈内无需安装换热器。虽然作为对通过冷却介质冷却的补充可以附加地设有换热器。但仅在附加冷却效率比较小的情况下才采用这设计。此外，安装在支承圈内部的部件结构非常简单且其制造成本很低，从而将总设备的维护成本保持在很低程度上。
在一种优选的扩展设计中，冷却通道具有最大横截面和最小横截面，这两横截面基本沿径向相对。这种结构可以适应冷却介质的流动方向，从而将冷却通道内的压力损耗降到最低限度。
在另一种优选的扩展设计中，冷却圈在其最大横截面的区域内具有冷却介质的输入口。冷却介质从最大横截面流向沿径向相对的最小横截面以及一部分冷却介质为冷却目的在其路径上从冷却通道流出。因此冷却圈的沿流动方向减小的横截面通过简单的结构方式有效地与降低的冷却介质量相适应。
此外优选最大横截面与最小横截面之间的过渡是连续的。因此保证冷却通道内特别良好的冷却介质分布。在最大横截面与最小横截面之间连续过渡的情况下，明显降低了形成涡流和脱流的危险，并可以在冷却通道的每个位置产生均匀流动。按照这种方式，既减少了压力损耗也降低了产生的流动噪声。
在支承圈的径向内圆周面上相宜地设置具有冷却通道的沿周向横截面不变的冷却圈。冷却通道因此成为冷却圈的一部分。这种结构为低刚性的问题提供了一种结构上非常简单的解决方案。也就是利用冷却通道的减小横截面获得冷却圈内可以用于加固筋的自由空间。
冷却通道的最大横截面最好径向上基本通过整个冷却圈地延伸。由此在最大横截面的区域内提供更大的空间以供使用，从而可以输入大量的冷却介质并保证特别有效的冷却。
为提高门架的稳定性，最好在最大横截面与最小横截面之间圆周区域上在冷却通道外面定位的冷却圈区内安装加固筋。在计算机层析X射线摄影仪的旋转车的工作转速中，其振动特性的特征主要在于第一固有模式和所属的第一固有频率。在通过减小冷却通道横截面而空出的冷却圈区域内安装加固筋，从而提高了第一固有频率并因此提高了门架的刚性。
优选冷却圈具有小于支承圈的轴向延伸长度。采用这种结构使冷却圈旁边具有空位，从而保证与旋转车共同旋转的所要冷却的部件沿整个支承圈的足够自由空间。
最好冷却通道的至少一个侧壁具有将冷却介质输入到轴向邻接冷却腔内的通道。该冷却腔以支承圈和旋转车为界。通过这些通道冷却介质从冷却通道逸出并沿轴向甩到安置在冷却腔内的、在其环形轨道的每个位置的旋转部件上。在这种情况下，冷却通道内减少的冷却介质量通过冷却通道内减小的横截面得到以平衡，从而在部分冷却介质不断从冷却通道逸出后，冷却通道内的流动仍始终保持均匀。
在一种优选的实施方式中。冷却圈定位在支承圈内部沿轴向的中央并在两侧由冷却腔包围。从冷却通道流出的冷却介质由此均匀地环绕冷却圈分布并起到统一地冷却冷却圈两侧上的部件的作用。所要冷却的部件在这种情况下相宜地被通流或者环流。
冷却腔最好包括径向向外定向的排出口，用于将冷却介质排入到支承圈内。排出口通过冷却腔的整个外圆周面延伸并将冷却介质沿径向从冷却腔排出。冷却介质最后进入与支承圈流体连通的支承体内。这种设计的特征在于在达到高冷却效果的同时具有非常简单的结构。
依据一种优选的扩展设计，支承体和支承圈构成冷却介质回路的元件。在此方面，冷却介质在门架内循环或保持在支承体内，从而与检查室没有或者仅有少量交换。这种设计在需要无菌的环境下是特别优选的。
在一种特别有利的扩展设计中，具有用于压缩冷却介质的压缩机。这种设计的最大优点在于，该压缩机需要很少的空间位置并可以直接安装在支承体附近或者与支承体一体化。冷却介质在经过压缩机后直接在最大横截面区域内输入到冷却通道内。由此产生一种紧凑和特别有效的冷却系统。
最好通过换热器进一步增强冷却介质的热力学作用。换热器优选与压缩机相邻定位并可以连接在例如像普通水冷却装置的那种流体冷却装置上。
进一步优选换热器连接在压缩机的前面，以便在压缩之前将冷却介质特别冷却到低于环境温度。前置的换热器有利地同样可以直接安装在支承体附近或者支承体本身内，从而进一步增进冷却系统的紧凑性。
相宜地具有用于在冷却通道内导流的导流板。由此支持冷却介质在冷却通道内所希望的流动方向，使得达到均匀的冷却介质分布。导流板尤其设置在输入口的区域内并将所输入的冷却介质导入到冷却圈的两个半圆弧段内。导流板相宜地这样构造并固定在冷却通道内的适当位置上，即，使得可以达到提高刚性的目的。导流板因此整体上也用于辅助地提高门架的刚性。
有利地采用空气作为冷却介质。采用空气的冷却成本特别低廉且高效。在此方面可以使用检查室的环境空气或者选择或者与环境空气组合，可以将门架连接到大多数医院本来已存在的压缩空气管道上。在使用环境空气时最好在门架中安装至少一个滤除灰尘和其他颗粒物的过滤器，以避免污染门架内的部件。此外相宜地在冷却空气进入到支承圈中之前进行除湿，从而不致使门架的部件和处于里面的装置具有生锈危险以及出现冷凝。
涉及计算机层析X射线摄影仪的技术问题依据本发明通过一种具有按照前述实施方式之一所述门架的计算机层析X射线摄影仪得以解决。
借助附图从下面对具体实施方式
的说明中可以获知其他优点和特征。附图中
图1示出计算机层析X射线摄影仪门架的示意局部图；以及图2示出图1所示门架沿径向的剖面的正视图。
彼此对应的部件在附图中始终用相同的附图标记标注。
具体实施例方式
图1表示门架2的一部分的透视图。门架2包括具有空腔的支承体4和支承圈6的下半部分。支承体4和支承圈6相互流动连接并整体构成。支承圈6旋转对称地环绕表示其轴向的轴线A设置。支承圈6在其径向的内圆周面上具有冷却圈8。冷却圈8的两个侧面10设有通道12，它们沿周向上形成两排并且每排的通道12彼此距离基本相等。冷却圈8具有小于支承圈6的轴向延伸长度并定位在支承圈6的中央，从而两侧相对于冷却圈形成两个基本相等大小的圆周面14。两个圆周面14各自具有一排等距的排出口16。与支承体4相邻地安装冷却组件18，它通过输入管道20与冷却圈8内的冷却通道22连接。冷却组件18和支承体4在流动技术上相互连接并可以视为一个整体，也就是说，冷却组件18可以视为门架2的一部分。
为使由这种门架2组成的计算机层析X射线摄影仪完整，环绕支承圈6安装一个可旋转的旋转车，它具有至少一个X射线辐射器和相对置的X射线探测器。其中，旋转车盖住圆周面14上方的空间，从而在冷却圈8的两侧形成两个冷却腔24，它们包含所要冷却的装置和部件(例如X射线辐射器和X射线探测器)。冷却腔24的环形结构可以实现在旋转车旋转时X射线辐射器和X射线探测器共同旋转，而不妨碍其旋转性能。
通过门架2内大量相互连接的通道和空腔实现一种用于冷却计算机层析X射线摄影仪的高效冷却系统。在该实施方式中为空气的冷却介质K从冷却组件18通过输入管道20在高压下输入到冷却圈8的冷却通道22内。冷却空气K从冷却通道22通过通道12沿轴向流入到所要冷却的部件所处的两个冷却腔24内。在X射线辐射器工作时受热的部件被冷却空气K环流以及渗入到冷却空气K内的热量然后对流地被排出。加热的冷却空气K沿径向通过排出口16从冷却腔24流出并进入到支承体4内部的空腔内。支承体4与冷却组件18是流体连接的以及冷却空气K由处于冷却组件18内的压缩机26(参阅图2)吸入、压缩并在高压下重新输送给冷却通道22。按照这种方式在门架2内形成冷却介质回路。在附图所示的实施例中，冷却介质回路是封闭的。也就是说，在门架2内部循环隔绝的空气体并且不需要用于净化例如环境空气的过滤器。冷却介质回路可以封闭或者开放。在开放回路中具有其他入口，通过这些入口连续或者断续输入环境空气并通过这些入口也排出回路中的部分冷却空气K。
在图2中以沿径向通过门架2剖开示出的剖面图表示冷却圈8的结构。冷却圈8具有环形冷却通道22和设有加固筋30的冷却圈区28。加固筋30按照框架式结构填充冷却圈区28。加固筋30用于提高刚性并由此提高门架2的固有频率。冷却通道22的横截面沿周向变化并具有一个最大横截面32和一个基本径向相对置的最小横截面34。最大横截面32沿径向通过整个冷却圈8延伸并定位在输入管道汇入到冷却通道22内的区域中。在该区域内冷却通道具有冷却空气K的输入口36。沿朝向最小横截面34的方向，冷却通道22的横截面持续减少，从而在冷却通道22外部的圆周区域内形成冷却圈区28。冷却通道22或冷却圈8的侧面10设有大量通道12，它们环形地设置在侧面10的整个周面上。在冷却通道22的内部此外安装导流板38，它们通过支持其流动方向可以使冷却空气K更好地分布。导流板38除了金属外也可以由其他材料构成。
在冷却介质K流入到最大横截面32区域内的冷却通道22中时，流动有利地由导流板38分为两个方向，并通过冷却圈8的两个半圆弧段向最小横截面34的方向流动。在其行程中一部分冷却空气K连续通过通道12从冷却通道22流出并沿径向流入到相邻的冷却腔24内。通过横截面的持续减小，冷却通道22的流通横截面与从输入口36向具有最小横截面34的区域冷却介质K减少的量相适配，从而保证均匀的流动。均匀流动的产生减少了涡流和脱流的危险以及降低产生的流动噪声。
在从冷却腔24流出后，在此期间加热的冷却空气K进入到支承体4的空腔内。支承体4与冷却组件18连接以及处于冷却组件18内的压缩机26吸入支承体4内的冷却空气K。压缩机26前面连接一个换热器40，用于在压缩之前将冷却空气K冷却到特别是低于环境温度。冷却空气K经过压缩后在高压下通过输入管道20和输入口36重新向冷却通道22输送，其中，在冷却通道22内膨胀时其温度下降。基于冷却空气K经过压缩机26后的过压和高流速而采取了适当措施，以尽可能避免泄漏并保证可靠和有效地冷却计算机层析X射线摄影仪。
权利要求
1.计算机层析X射线摄影仪的门架(2)，包括支承体(4)和用于支承可旋转的旋转车的支承圈(6)，其中，所述支承图(6)具有用于向所述旋转车输入冷却介质(K)的冷却通道(22)，其特征在于，所述冷却通道(22)具有沿周向变化的横截面。
2.按权利要求1所述的门架(2)，其特征在于，所述冷却通道(22)包括最大横截面(32)和最小横截面(34)，这两横截面(32、34)基本沿径向位置相对。
3.按权利要求2所述的门架(2)，其特征在于，所述冷却通道(22)在其最大横截面(32)的区域内具有冷却介质(K)的输入口(36)。
4.按权利要求2或3所述的门架(2)，其特征在于，所述最大横截面(32)与最小横截面(34)之间的横截面是连续过渡的。
5.按述权利要求1至4中任一项所述的门架(2)，其特征在于，在所述支承圈(6)的径向内圆周面上设置带有所述冷却通道(22)的沿周向横截面恒定不变的冷却圈(8)。
6.按权利要求2至4和5中任一项所述的门架(2)，其特征在于，所述冷却通道(22)的最大横截面(32)沿径向基本通过整个冷却圈(8)地延伸。
7.按权利要求2至6中任一项所述的门架(2)，其特征在于，在所述最大横截面(32)与最小横截面(34)之间的圆周区域中在所述冷却通道(22)之外定位的冷却圈区(28)包含加固筋(30)。
8.按权利要求5至7中任一项所述的门架(2)，其特征在于，所述冷却圈(8)具有小于所述支承圈(6)的轴向延伸长度。
9.按权利要求1至8中任一项所述的门架(2)，其特征在于，所述冷却通道(22)的至少一个侧壁(10)具有将冷却介质(K)输入到沿轴向邻接的冷却腔(24)中的通道(12)。
10.按权利要求9所述的门架(2)，其特征在于，所述冷却圈(8)定位在所述支承圈(6)内部沿轴向的中央并在两侧被冷却腔(24)包围。
11.按权利要求9或10所述的门架(2)，其特征在于，所述冷却腔(24)包括沿径向向外定向的排出口(16)，以用于将冷却介质(K)排入到所述支承圈(6)内。
12.按权利要求1至11中任一项所述的门架(2)，其特征在于，所述支承体(4)和支承圈(6)构成冷却介质回路的元件。
13.按权利要求1至12中任一项所述的门架(2)，其特征在于用于压缩冷却介质(K)的压缩机(26)。
14.按权利要求1至13中任一项所述的门架(2)，其特征在于换热器(40)。
15.按权利要求13和14所述的门架(2)，其特征在于，所述换热器(40)连接在所述压缩机(26)的前面。
16.按权利要求1至15中任一项所述的门架(2)，其特征在于用于在所述冷却通道(22)内导流的导流板(38)。
17.按权利要求1至16中任一项所述的门架(2)，其特征在于，采用空气为冷却介质(K)。
18.一种具有按照权利要求1至17中任一项所述门架(2)的计算机层析X射线摄影仪。
全文摘要
本发明涉及一种计算机层析X射线摄影仪的门架(2)，其包括支承体(4)和用于支承可旋转的旋转车的支承圈(6)。支承体(4)在其内部具有按流动技术与支承圈(6)连通的空腔。在支承圈(6)的径向内圆周面上安装具有沿周向变化的横截面的冷却通道(22)的冷却圈(8)。此外，冷却圈(8)具有包括加固筋(30)的冷却圈区(28)。
文档编号H05G1/02GK1923141SQ20061014228
公开日2007年3月7日 申请日期2006年8月24日 优先权日2005年8月31日
发明者弗里德里克·迪斯特勒, 托拜厄斯·纳茨曼, 丽塔·克鲁格 申请人:西门子公司